Электромобили – новое веяние в автомобильной промышленности, новая ступень эволюции, будущее сегодня. Пока мы только о них говорим и лишь иногда лицезреем в живую на улицах наших городов.
Тем не менее их всё больше, и информация об их эксплуатации пополняется. В этой статье мы расскажем вам о возможных неисправностях с которыми сталкиваются автовладельцы и причинах их появления.
Электромобиль достаточно надёжный в связи с отсутствием большинства движущихся частей и механизмов в его конструкции. Тем не менее и они могут ломаться. Рассматриваются неисправности, проявившиеся при пробеге до 100 тыс.км в связи с отсутствием статистики на больших пробегах, ведь это ещё достаточно молодой сектор.
Подвеска у них, как и на обычных автомобилях, неисправности соответственно могут встретиться аналогичные, отремонтировать которые возможно на любом СТО.
Все неисправности при пробеге до 100 тыс.км. в большей степени связаны с чрезвычайной эксплуатацией автомобиля. Например, могут прогорать силовые контакты в батарее из-за постоянных гонок. В такие моменты через них может протекать ток силой в килоамперы!
В Tesla Model S P90D при агрессивном режиме езды ток на контактах батареи достигает 1650 А!
Ждать от контактов долгой работы при таких нагрузках, постоянный разгон и торможение, не приходится.
При агрессивной езде в режиме стандарт сила рекуперации энергии автомобиля Tesla, только представьте, достигает 60 кВт, что влияет на шлицы редуктора. Они разбиваются и это со временем ведет к поломке редуктора.
Лопнувший корпус редуктора Tesla
А так как купить его новым не возможно, то останется только отправлять авто в официальный сервис или искать его с разборок.
Признаком износа редуктора служит стук в момент перехода с разгона в режим рекуперации и наоборот. При первых же признаках необходимо посетить специализированное СТО
Батареи проблем не доставят, они очень надёжны и имеют не плохой ресурс. В пример поставим опять электромобиль Tesla, при пробеге 98 тыс.км, в средней полосе, ёмкость составляет 92%. Усталости даже не наблюдается.
Не надо забывать, что электромобиль – не болид формулы 1 и если вы отключили ESP чтоб покататься часок другой боком, некоторые электромобили позволяют так делать. Это может привести к перегреву главной платы управления батареи, выходу её из строя.
Вот так уложены элементы под обшивкой капота Tesla
Стоит учесть, что при исчерпании своего ресурса батарею придётся менять только на специализированном СТО, так как нельзя поставить другую батарею и поехать, её надо ещё и «пришить» к автомобилю программным методом.
Это касается всех электромобилей, к примеру, Nissan Leaf после смены батареи допускает движение, но не более 40 км в час, опять же необходимо её «пришивать».
Одна из самых редких и катастрофичных неисправностей – это программный сбой, он превратит ваш электромобиль в недвижимость. Произойти такое может в исключительных случаях.
В электромобиле присутствует стандартный аккумулятор 12 В и когда он приходит в негодность, что сигнализируется водителю, его необходимо сразу менять. Если он «умрёт», то и авто тоже не поедет.
А если у вас Tesla, и вы решили при плохом аккумуляторе обновить прошивку, а он в этот момент выйдет из строя, последствия будут плачевными. Полностью мертвая машина и оживить её смогут только в сервисе.
Ещё бывает ломаются ручки дверей в электромобилях Tesla, но связано это по большей степени с незнанием людей. Они начинают их сильно дергать если двери не открываются, а ведь возможно они просто заблокированы изнутри.
Заменить их получится только на специализированном СТО, ведь даже они имеют свою «прошивку» на каждую дверь.
Электромобиль ничем не отличается от обычного авто и в этом плане. На нём тоже необходимо проходить регулярное техническое обслуживание, если хотите долгой и беспроблемной эксплуатации.
Основные и главные моменты включают:
ТО каждые 10 тыс.км для общей проверки и протяжки подвески, а также регулировки сход развала. Ведь электромобили достаточно тяжёлые и развал может нарушиться. Каждые 30-40 тыс.км замена антифриза. Связано это с его важной ролью в поддержания необходимой температуры в батарее автомобиля. Каждые 30 тыс.км замена масла в редукторе. Один из самых важных механизмов подверженных высоким нагрузкам и износу.Главная движущая сила авто – электромотор, очень надежен. В нем просто не чему ломаться, конструкция ротора в них бесщёточная, а подшипники ротора прослужат очень долго.
Как видим практически все неисправности вызваны неправильной эксплуатацией. Если водить с умом и без усердствия, то и бед знать вы просто не будете. Мы не говорим, что на электромобилях не надо активно разгоняться, особенно на Tesla. На ней это нужно делать, ведь для этого она и создана, но всё это надо делать с умом и без усердствия.
Любой предмет можно поломать, как и любой автомобиль, только из-за не правильного с ним обращения. Кто придерживается инструкции и здравого смысла, не знают ни каких проблем.
Электромобиль прошел 70 тыс.км и никакой замены запчастей не было, ни колодок, ни контактов, ни подшипников ступиц, вообще ни чего. Только регулярное техническое обслуживание. Просто человек ездит на ней с умом и при этом он всегда самый первый. И это реальный пример!
autoleek.ru
ЭЛЕКТРОМОБИЛЬ СВОИМИ РУКАМИ
Всё более популярная тема создания электромобилей, постепенно вытесняет обычные бензиновые. Действительно, электромобиль гораздо проще в изготовлении, управлении и эксплуатации. К тому же ещё немаловажное достоинство - это экологичность. В данной статье мы и попытаемся рассмотреть вопрос самостоятельного изготовления электромобиля своими руками.
Но есть два узла, сборка которых вызывает некоторые трудности, особенно у неподготовленных радиолюбителей. Речь идёт об узле регулировки скорости двигателя и зарядном устройстве для мощных, как правило литий - ионных аккумуляторов. Сложность здесь заключается в значительных токах - более 50А. Ведь для легкового электромобиля нужен электродвигатель мощностью около 5 - 20 кВт. Различные микро - и ШИМ контроллеры применяемые в заводских моделях электромобилей слишком сложны в изготовлении и настройке, а простые схемы на КРЕНках никак не выдержат такие токи. Ниже предлагается несложные в сборке схемы регулятора и ЗУ подходящие для тех, кто хочет собрать электромобиль своими руками.
Основой данного регулятора скорости вращения от нуля до максимума, используется импульсная схема с изменением ширины прямоугольных импульсов напряжения, подаваемых на обмотку двигателя. Генератором и формирователем импульсов является микросхема HEF4069, причём желательно с индексом UB, имеющая полевые ключи на выходе логических элементов, раскачивающие Н - канальные мосфеты.
С выхода инверторов, сигнал управляет тремя запараллелеными полевыми транзисторами IRF540 или другими аналогичными с током более 25А. К стоку их, подключен двигатель постоянного тока мощностью несколько киловатт. Параллельно ему установлен диод, для защиты полевиков от обратных полуволн отрицательного напряжения возникающих в процессе работы.
Ещё одним узлом с большими коммутируемыми токами является блок ЗУ для аккумулятора. Как известно в электромобилях стоят аккумуляторы с напряжением 12 - 200 В (в зависимости от модели) и ёмкостью в пределах 100 - 500 А. Значит заряжать их нужно током около 10 - 50 А. Можно реализовать эту функцию на классическом транзисторном стабилизаторе с тремя мощными биполярными транзисторами MJ15003 включенными в параллель. Более совершенный вариант схемы смотрим ТУТ
А можно и на специализированной микросхеме L200, специально предназначенной для использования в стабилизаторах.
Так как максимальный выходной ток микросхемы L200 составляет 10 А, умощним микросхему так-же тремя параллельно включенными транзисторами MJ15004.
Думаю нет необходимости говорить о том, что радиаторы обязательны, причём очень большие радиаторы - рассеиваемая на них мощность может достигать сотни ватт. Эта схема может выдать ток до 40 А при входном напряжении 35 В. При выборе трансформатора и выпрямителя - лучше всего брать входное напряжение стабилизатора на 10-15 В больше выходного. Электролитический конденсатор фильтра должен быть где то 10000 - 40000 мкф 50 В. Аккумуляторы заряжаются таким зарядным устройством током, равным 10 - 20% от номинальной емкости литий - ионных аккумуляторов, примерно за ночь. Можно установить для электромобиля и батарею составленную из обычных свинцовых аккумуляторов, на опытных образцах это позволяло проехать на одной зарядке около 50 км со скоростью до 100 км/ч.
Это приблизительный вид электрооборудования и соединения всех электроузлов.
Конструкция электромобиля может иметь произвольный вид и все элементы располагаются в любом удобном месте корпуса авто. Аккумуляторы, с целью устойчивости электромобиля, обычно расположены в днище машины.
ФОРУМ по электрооборудованию автомобилей.
Поделитесь полезной информацией с друзьями:
elwo.ru
Электромобили становятся все более популярными в разных уголках нашей планеты. Это оказывает положительное влияние на состояние окружающей среды из-за отсутствия выбросов углекислого газа. Более того, на сегодняшний день уже созданы автомобили, которые по техническим характеристикам не уступают своим бензиновым собратьям. Так, например, автомобиль Tesla Model S способен разогнаться до 100 км/ч всего за 4,4 секунды.
Конструкция электромобиля отличается тем, что вместо бензобака установлена аккумуляторная батарея, состоящая из двух сотен элементов, и электромотор. Коробка передач здесь не нужна, потому что вал двигателя может вращаться с той же скоростью, что и колеса.
Электромобиль приводится в движение благодаря работе электродвигателя, который питается от тяговой батареи, состоящей из набора аккумуляторов. Инвертор преобразует постоянный ток батареи в переменный. За управление мотором и обеспечение режимов движения отвечает контроллер. Электродвигатели закреплены на задних колесах и состоят из ротора и статора. В статоре расположено несколько катушек, на них поступает переменный ток, в результате чего возникает магнитное поле, которое раскручивает ротор.
Расстояние, которое сможет преодолеть электромобиль на одном заряде, зависит от того, какая на нем установлена силовая батарея. В среднем это от 150 до 250 км при спокойной манере вождения, а стоимость километра пробега в несколько раз ниже бензинового аналога.
Для запаса энергии в электромобилях используются литий-ионные аккумуляторные батареи последнего поколения. Внутри такого аккумулятора разделенные изоляторами обкладки: пластины с графитом и феррофосфатом лития, к концам пластин припаиваются электроды. Графитовый анод — это плюс, а литиевый катод — это минус. Между ними заливается раствор электролита. При зарядке батареи ионы лития переходят в пластину с графитом, создавая на ней положительный потенциал. При подключении нагрузки запасенная энергия ионов лития высвобождается и создает электрический ток. В автомобильных аккумулятор обладает прочным корпусом и, как правило, литий заключен в наночастицы фосфата железа, поэтому, в случае замыкания обкладок, электролит начинает кипеть и образует химически неактивный и безвредный пар с отсутствием огня и разрушения корпуса.
Главное отличие современных литий ионных батарей в том, что активный литий заключен в наночастицы феррофосфата. У них невысокая проводимость, поэтому не происходит лавинообразного разогрева, а, значит, использовать такие аккумуляторы в автомобилях куда безопаснее. Вот только что делать, когда заряд аккумулятора заканчивается? У электромобиля есть два разъема: через первый подается обычное напряжение 220 В и аккумулятор заряжается за 8 часов и второй, который рассчитан на 400 В постоянного тока. Через него заряд попадает внутрь батареи всего за 30 минут.
Для человека, который впервые оказался за рулем электромобиля некоторые вещи могут казаться очень странными. Устройство электромобиля таково, что из-за отсутствия коробки передач ускорение происходит очень плавно, без потери мощности при переключении, но самое главное – это звук. Работа электромотора почти не слышна, лишь шелест покрышек по асфальту выдает движение.
avtospiral.com
Исчерпание углеводородного топлива, ухудшение экологической обстановки и ряд других причин рано или поздно заставят производителей разработать модели электромобилей, которые станут доступны для широких слоев населения. А пока остается только ждать или собственноручно разрабатывать варианты экологически чистой техники.
Если же вы все-таки предпочитаете самостоятельно искать решения, а не дожидаться их со стороны, то вам понадобятся знания о том, какие двигатели для электромобиля уже изобрели, чем они отличаются и какой из них наиболее перспективный.
Если вы решите поставить обыкновенный электромотор под капот своего автомобиля, то, скорее всего, из этого ничего не выйдет. А все потому, что вам необходим тяговый электрический двигатель (ТЭД). От обычных электромоторов он отличается большей мощностью, способностью выдавать больший крутящий момент, небольшими габаритами и малой массой.
Для питания тягового электродвигателя используются батареи. Они могут подзаряжаться от внешних источников («от розетки»), от солнечных батарей, от генератора, установленного в авто, или в режиме рекуперации (самостоятельное восполнение заряда).
Двигатели для электромобилей чаще всего работают от литий-ионных батарей. ТЭД обычно функционирует в двух режимах – двигательном и генераторном. В последнем случае он восполняет потраченный запас электроэнергии при переходе на нейтральную скорость.
Стандартный электродвигатель состоит из двух элементов – статора и ротора. Первый компонент является неподвижным, имеет несколько катушек, а второй совершает вращательные движения и передает усилие на вал. На катушки статора с определенной периодичностью подается переменный электрический ток, что вызывает появление магнитного поля, которое начинает вращать ротор.
Чем чаще катушки «включаются-выключаются», тем быстрее вращается вал. В двигатели для электромобилей могут устанавливать два вида ротора:
Кроме того, в зависимости от скорости вращения магнитного поля и ротора двигатели могут быть асинхронными и синхронными. Тот или иной тип необходимо выбирать из имеющихся средств и поставленных задач.
Синхронный двигатель – это ТЭД, у которого скорость вращения ротора совпадает со скоростью вращения магнитного поля. Такие двигатели для электромобилей целесообразно использовать только в тех случаях, когда имеется источник повышенной мощности – от 100 кВт.
Одной из разновидностей синхронных электромоторов является шаговый двигатель. Обмотка статора такой установки разбита на несколько секций. В определенный момент ток подается на определенную секцию, возникает магнитное поле, которое вращает ротор на определенный угол. Затем ток подается на следующую секцию, и процесс повторяется, вал начинает вращаться.
В асинхронном двигателе скорость вращения магнитного поля не совпадает со скоростью вращения ротора. Плюсом таких устройств является ремонтопригодность – запчасти для электромобилей, оснащенных этими установками, найти очень просто. К другим преимуществам относятся:
В зависимости от наличия щеточно-коллекторного узла двигатели могут быть коллекторными и безколлекторными. Коллектор – устройство, служащее для преобразования переменного тока в постоянный. Щетки служат для передачи электроэнергии на ротор.
Безколлекторные двигатели для электромобилей отличаются меньшей массой, компактными габаритами и более высоким КПД. Они реже перегреваются и потребляют меньше электричества. Единственный минус такого двигателя – высокая цена на электронный блок, который выполняет функции коллектора. Кроме того, найти запчасти для электромобилей, оснащенных безколлекторным двигателем, сложнее.
Большинство самодельных электромобилей сконструировано с применением коллекторного двигателя. Это объясняется доступностью, низкой ценой и простым обслуживанием.
Видным производителем линейки данных моторов является немецкая компания Perm-Motor. Ее продукция способна к рекуперативному торможению в генераторном режиме. Она активно используется для оснащения скутеров, моторных лодок, легковых автомобилей, электроподъёмных устройств. Если двигатели Perm-Motor устанавливали в каждый электромобиль, цена их была бы значительно ниже. Сейчас они стоят в пределах 5-7 тыс. евро.
Популярным производителем является компания Etek, которая занимается производством безщеточных и щеточных коллекторных двигателей. Как правило, это трехфазные моторы, работающие на постоянных магнитах. Основные преимущества установок:
Завершает список производителей завод из США Advanced DC Motors, выпускающий коллекторные электромоторы. Некоторые модели обладают исключительной особенностью – они имеют второй шпиндель, что можно использовать для подключения на автомобиль-электромобиль дополнительного электрооборудования.
Чтобы покупка вас не разочаровала, надо сравнить характеристики приобретаемой модели с предъявляемыми требованиями к автомобилю. При выборе электродвигателя в первую очередь ориентируются на его тип:
На электромобиль цена будет значительно ниже, если электромотор будет работать в паре с двигателем внутреннего сгорания. На рынке такие комбинированные установки обладают большей популярностью, так как их стоимость составляет около 4-4,5 тыс. евро.
загрузка...
buk-journal.ru
Давайте посмотрим и разберём общую электрическую схему электрического автомобиля. После чего у Вас появятся обобщённые представления, что к чему и куда именно двигаться в этом плане. Итак, электрика электромобиля состоит из нескольких принципиально важных частей. Это — электропитающий элемент (аккумуляторная батарея), электрический двигатель постоянного тока, блок управления работой двигателя (контроллер), потенциометр (реостат, реагирующий на нажатие педали газа и тормоза). Каждая из этих частей имеет важное принципиальное значение. Каждая часть должна быть правильно подобрана и должным образом настроена. От этого зависит работа электромобиля в целом. Это даст возможность ответить на вопрос — как сделать электромобиль правильно.
Поскольку общая мощность электрической системы (в первую очередь электродвигателя) для электромобиля лежит в пределах 5-10кВт, а то и больше, то будем исходить из этих данных. Электромотор выбираем под эту мощность. От напряжения питания мотора зависит конкретная схема контроллера и количество аккумуляторных батарей (тип соединения их между собой). Учтите, что не следует идти по принципу — чем больше мощности электродвигатель поставляю, тем лучше и сильнее будет автомобиль. Появятся дополнительные проблемы с аккумуляторами. Выберите оптимальный вариант, опираясь на имеющуюся массу машины, необходимых технических характеристик, скорости, дальность езды на одном цикле заряда и т.д.
Как сделать электромобиль своими руками в плане механики, это уже дело творчества и электромеханических навыком мастера. А мы разберём наиболее сложные элементы в этой системе с точки зрения электрики. И этой частью есть контроллер. Почему? Да потому, что именно от него зависят тонкости работы всего электромобиля. Контроллер представляет собой электрическую (электронную) схему, основная задача которой заключается в управлением частоты вращение электродвигателя. Если напрямую подключить аккумулятор к электродвигателю, то мы получим максимальные его обороты без возможности управлять скоростью движения. Это не правильно и нехорошо. Если управление производит обычным мощным переменным резистором, то в этом случае «срезаемая» электроэнергия будет попросту теряться на тепло. Экономией здесь не пахнет.
Как же сделать электромобиль своими руками всё таки? Наиболее приемлемый вариант управления скоростью электромобиля является специальная схема контроллера. Схема состоит из маломощного переменного сопротивления, непосредственной схемы задания частоты вращения (импульсная схема) и силовой части, которая и подаёт на электродвигатель нужное количество электроэнергии. Силовая часть может быт состоять из мощных тиристоров, симисторов, биполярных или полевых транзисторов. Важно то, что всё схема контроллера должна правильно реагировать на измерения переменного сопротивления и плавно выдавать ту необходимую порцию энергии, которая будет подаваться на электрический тяговый двигатель электромобиля.
В этой статье, как вы видите, приведены две электрические принципиальные схемы контроллеров. Общий принцип действия у них похожий. Различие лишь в том, что одна собрана по более упрощённой схеме и на одно напряжение питания, а вторая более сложнее и имеет в своём составе иные электронные элементы. Если нет желания самому возиться и изобретать схемы, то можно приобрести уже готовый преобразователь, не мороча себе голову с самоделками.
P.S. Прежде чем приступать к созданию своего электромобиля для начала обязательно продумайте все свои пожелания, а именно — каким именно должен обладать параметрами ваш будущий девайс. Это Вам позволит значительно сэкономить время, силы и финансы.
electrohobby.ru
20.07.10 | Рубрика: Потребители энергии. Просмотры: 4 419
Загрузка... 
Мало кто знает, что электромобиль впервые появился еще в 1838 году в Англии. Он существенно старше привычного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Поначалу он опережал последний по скорости и объему выпуска, но не смог стать серьезным конкурентом. Основная причина, по мнению авторов, – недостатки питания от электроаккумуляторов.
Вопреки бытующему мнению о высокой экономичности аккумуляторных электромобилей, анализ показывает, что химическая энергия топлива, сжигаемого на электростанциях, используется для движения транспортного средства всего на 15 процентов и менее. Это происходит из?за потерь энергии в линиях электропередачи, трансформаторах, преобразователях, зарядных устройствах для аккумуляторов и самих аккумуляторах, электромашинах (как в тяговом, так и в генераторном режимах), а также в тормозах при невозможности рекуперации энергии.
Для сравнения: дизельный двигатель на оптимальном режиме преобразует в механическую энергию около 40 процентов химической энергии топлива. При большом распространении аккумуляторных электромобилей им просто не будет хватать электроэнергии. Не следует забывать, что суммарная установочная мощность двигателей всех автомобилей намного превышает мощность всех электростанций мира.
Проблемы снимаются при питании электромобилей от так называемых первичных источников электроэнергии, вырабатывающих энергию непосредственно из топлива. В первую очередь, такими источниками являются топливные элементы (ТЭ), потребляющие кислород и водород. Кислород можно забирать из воздуха, а водород, в принципе, можно запасать в сжатом или сжиженном виде, а также в так называемых гидридах. Но реальнее его получать из обычного автомобильного топлива прямо на электромобиле с помощью конвертора. Эффективность топливных элементов несколько снижается, но зато не меняется инфраструктура топливозаправочного хозяйства. КПД топливных элементов при этом все равно очень высок – около 50 процентов. Такие топливные элементы и конверторы разработаны, в частности, и российскими предприятиями.
Однако электромобиль с питанием от топливных элементов не лишен общего недостатка – высокой массы тяговых электродвигателей транспортных средств, рассчитанных как на максимальные мощность и крутящий момент, так и на максимальную частоту вращения. При этом добавляются и специфические недостатки, характерные для топливных элементов. Это, во?первых, невозможность рекуперации энергии при торможении, так как топливные элементы не являются аккумуляторами, то есть они не могут заряжаться электроэнергией, а во?вторых – низкая удельная мощность топливных элементов.
При огромной удельной энергии топливных элементов (порядка 400… 600 Вт-ч/кг) удельная мощность при экономичном разряде не превышает 60 Вт/кг. Это делает массу топливных элементов для реальных мощностей, необходимых автомобилям, очень большой. Например, для электромобиля с максимальной потребной мощностью 100 кВт и электробуса с максимальной потребной мощностью 200 кВт это соответствует массам топливных элементов 1670 и 3330?кг. Если прибавить массы тяговых электродвигателей, примерно равные 150 и 400?кг, то получаются массы силовых агрегатов, совершенно неприемлемые для легкового электромобиля и требующие пятитонного прицепа для электробуса.
Делаются попытки снижения массы топливных элементов с использованием в качестве промежуточных источников энергии конденсаторных накопителей энергии, обладающих высокой удельной мощностью. Однако и этот путь недостаточно эффективен, так как лучшие современные конденсаторные накопители, доступные для автомобильной техники, имеют удельные энергетические показатели около 0,55 Вт-ч/кг и 0,8 Вт-ч/литр. Гораздо эффективнее использование в качестве промежуточного накопителя энергии супермаховика, соединенного с обратимой электромашиной.
Оригинальную схему гибридного силового агрегата с маховичным накопителем и электромеханическим приводом предложила, изготовила и испытала фирма BMW (Германия). Несомненным преимуществом данного технического решения является наличие только одной электромашины, что снижает массу и приближает его к автомобильным схемам. Тип маховика фирма BMW не уточняет, поэтому используемый накопитель условно назван просто «маховичным».
Здесь источник тока через преобразователи и систему управления связан с обратимой электромашиной, рассчитанной на максимальную мощность электромобиля. Электромашина через сложный дифференциальный механизм с мультипликатором связана с маховиком накопителя и главной передачей. В результате масса источника тока, например топливного элемента, может быть выбрана исходя из удельной энергии, а не удельной мощности, что снижает ее для электромобиля и электробуса с пробегом, соответственно, 400 и 600?км до 100… 150 и 700… 1000?кг. Это вполне приемлемо для данных транспортных средств.
Однако непременным недостатком всех схем с электроприводом остается наличие тяжелого и сложного обратимого электродвигателя. Это отражается на экономичности привода и его массе, включая систему преобразователей тока. Мощная электромашина неэкономична при работе на малых мощностях, характерных для разгона (зарядки) маховичного накопителя. Кроме того, в схеме, помимо главной передачи, присутствует сложный по конструкции и управлению дифференциальный механизм с мультипликатором и тремя системами фрикционного управления (муфтами или тормозами), что усложняет и удорожает привод.
Новая концепция электромобиля, предложенная проф. Н. В. Гулиа, состоит в максимальном приближении и унификации устройств электро- и автомобиля. Это позволяет предельно упростить и уменьшить массу силового агрегата транспортного средства, увеличить его КПД и эффективность рекуперации энергии, а также сделать возможным использование существующих шасси автомобилей и автобусов для установки силовых агрегатов электромобилей и электробусов.
Последнее обстоятельство должно существенно удешевить машины, в максимальной степени унифицировать их производство с возможностью оперативно менять соотношение количества машин различных типов и программу их выпуска. Кроме того, транспортное средство может быть оснащено источником как механической энергии (обычным или гибридным тепловым двигателем), так и электрической (топливные элементы с супермаховиком), с установкой заменяемых агрегатов в том же двигательном отсеке при полном сохранении всей трансмиссии.
Как и в других гибридных схемах электромобилей, источник электроэнергии в новом варианте выбирается исходя из критерия удельной энергии, что при исключительно высоком значении этого параметра обеспечивает малые массы, а также объемы топливных элементов. В данной схеме в качестве промежуточного источника энергии использован супермаховик с теми же энергетическими и массовыми параметрами, что и в других гибридных схемах с маховичным накопителем.
Принципиальным отличием данной концепции электромобиля от других гибридных схем является отбор мощности от источника электроэнергии необратимой электромашиной – специализированным разгонным электродвигателем малой мощности, соответствующей эффективной удельной мощности источника электроэнергии. Для упомянутых выше легкового электромобиля и электробуса это равно 15 и 20 кВт. Благодаря высокой частоте вращения разгонного электродвигателя – до 35000 об/мин для легкового электромобиля и 25000 об/мин для электробуса, что соответствует частоте вращения разгоняемых супермаховиков для накопителей этих машин, масса их весьма мала (15 и 30?кг).
Источник энергии и разгонный электродвигатель могут быть объединены в один энергетический блок, сходный по массе и габаритам с демонтируемым с шасси двигателем и его системами. Топливный бак и система питания в принципе могут быть сохранены с добавлением конвертора для получения водорода из топлива. Таким образом, в энергетическом блоке химическая энергия топлива преобразуется в механическую в виде вращения вала, совершенно так же, как и у теплового двигателя. Функцию сцепления выполняет выключатель, подключающий электромотор к источнику энергии.
Каковы же преимущества электромобиля новой концепции? Это более высокая эффективность использования топлива и экологическая безопасность. По сравнению со средним КПД преобразования химической энергии в механическую – порядка 10… 15 процентов у тепловых двигателей на автомобилях (не следует путать с КПД тепловых двигателей на оптимальном режиме – 30 процентов у бензиновых двигателей и 40 процентов у дизельных), этот КПД у топливных элементов с конвертором – 50 процентов, а у кислородно-водородных топливных элементов – 70 процентов. Вредные выхлопы у топливных элементов практически отсутствуют. Примерно такие же преимущества у электромобилей новой концепции по сравнению с аккумуляторными электромобилями, с той разницей, что вредные выбросы последних имеют место не на самой машине, а на электростанциях.
По сравнению с наиболее передовыми конструкциями гибридных систем электромобилей с топливными элементами и маховичными накопителями, например со схемой, предложенной и осуществленной фирмой BMW, преимуществом новой концепции являются меньшие габаритно-массовые показатели и высший КПД электромашины. Это обусловлено тем, что в новой схеме электромашина не универсальная, обратимая, а узкоспециализированная, разгонная, загруженная практически постоянной мощностью, почти на порядок меньше максимальной даже при высоких частотах вращения. Вторая выгода – в отсутствии сложного дифференциального механизма с тремя фрикционными муфтами или тормозами, переключающими режимы. Третья – в том, что процесс регулирования частот вращения и моментов от супермаховика до ведущих колес осуществляется не электроприводом, а механическим вариатором, имеющим высший КПД. В особенности это касается процесса рекуперации энергии при торможении, в результате которого кинетическая энергия машины переходит в супермаховик. Ни по частотной полноте передачи этой энергии, ни по КПД этого процесса электротрансмиссия не идет ни в какое сравнение с механическим вариатором. И последнее преимущество, о котором уже говорилось, – почти традиционная автомобильная схема и соизмеримые габаритно-массовые показатели нового энергетического блока с существующими двигателями. Что позволяет легко заменять один вид источника энергии на другой, получая при этом как автомобиль (с обычной или гибридной схемой двигателя), так и гибридный экономичный электромобиль.
Источник: Энергетика и промышленность России
Метки:: BMW, аккумуляторная батарея электромобиля, Гулиа, топливный элемент, электромобиль
www.battery-industry.ru
В настоящее время список электронных устройств, стандартно присутствующих в автомобиле, не ограничен одной лишь автомагнитолой. В современном автомобиле можно найти телевизор, бортовой компьютер, навигатор, видеорегистратор, устройства помощи при парковке, сигнализацию и многое, многое другое. Такое значительное разнообразие вполне логично требует некоторой унификации – особенно с учётом развития современных технологий, позволяющих объединять функциональность нескольких гаджетов в одном.
К объединению подталкивает и прогресс иной, не-автомобильной, электроники, в последнее время значительно изменивший основу быта человека. Миниатюризация и развитие коммуникационных технологий позволили смартфонам и планшетным компьютерам взять существенную долю функций, ранее свойственных персональным компьютерам. Доступ в интернет, имеющийся сейчас почти в любой точке обжитого цивилизованным человеком пространства, позволил связать воедино информационные потоки самых различных устройств: от мейнфреймов до кофеварок.
Таким образом, в настоящее время основной технической задачей автопроизводителей и производителей электроники стало превращение всей электроники автомобиля в единый комплекс с широким разнообразием функций и включение этого комплекса в общую информационную инфраструктуру – наравне с компьютерами, «умными» телевизорами, смартфонами, ноутбуками и роботами-пылесосами. Фактически, автомобиль должен не только средством передвижения, а удобным, функциональным и эффективным гаджетом.
Автомобиль – приложение смартфона
Самое простое решение, которое уже внедряется практически повсеместно – это возможность управления электроникой автомобиля с помощью смартфона и добавления смартфона в привычный список устройств для автомобиля.
К примеру, компания Ford разработала технологию KeyFree Bluetooth, позволяющую автономно вводить пароли через канал Bluetooth. Технологией KeyFree Bluetooth можно оснастить любое устройство – включая и автомобиль. Тогда вместо ключа и блока управления сигнализацией владельцу машины достаточно будет иметь лишь смартфон с соответствующим приложением.
Компания Nissan с 2010 года выпускающая электромобиль Leaf с самого начала озаботилась существованием приложения для iOS, позволяющего с помощью смартфона iPhone получать информацию о работе различных систем, контролировать уровень заряда, управлять климатом в салоне… В настоящее время соответствующие приложения доступны также для платформ Android и Blackberry.
Весьма успешны разработки на тему интеграции смартфонов и автомобилей у концерна Mercedes-Benz. Компания обещает что автомобили классов SL, S и CL с года будут комплектоваться бортовыми компьютерами с второй версией системы MBRace. Система MBRace 2 не только позволит интегрировать смартфоны с электроникой автомобиля, но и подключаться к интернету, напрямую (с компьютера) работая с социальными сетями, поисковиком Google и службой поиска местных заведений сферы обслуживания Yelp. C помощью смартфона и соответствующей утилиты, владелец автомобиля Mercedes-Benz с системой MBRace 2 сможет контролировать режим работы узлов машины, уровень топлива, состояние охранной системы. Будущие обновления MBRace 2 расширят список возможностей системы, например позволят владельцу с помощью смартфона подключаться к центрам техобслуживания Mercedes-Benz для резервации даты диагностики или ремонта. Причём, информация о типе неисправности мгновенно будет передаваться в техцентр бортовым компьютером.
Но не только знаменитые автогиганты озабочены вопросом интеграции смартфотов и машин. Китайский автопроизводитель BYD разработал новую модель седана Su Rui, которая может дистанционно управляться специальным пультом управления, напоминающим геймпад приставки. Дистанционное управление работает в радиусе 10 метров от машины, позволяя руководить движением Su Rui на скорости до 2 километров в час. Поскольку основой электронной «начинки» автомобиля является бортовой компьютер с сенсорным дисплеем и соотвтствующим интерфейсом, китайцы уже в ближайшее время обещают доработать систему дистанционного управления, отвязав её от уникального пульта и позволив взять его функции обычному смартфону на Android.
Кстати, найти формы симбиоза со смартфоном автопроизводители хотят не только в отношении автомобилей. Весьма популярный в Европе транспорт – велосипеды и скутеры – тоже охвачены данной тенденцией. К примеру, компания Audi разработала электрический велосипед e-bike, который использует смартфон в качестве бортового компьютера. Электроника велосипеда настроена на работу в пяти режимах: чисто педальный режим Pure, режим помощи мотора Pedelec, режим движения от мотора с ограничением по скорости (не выше 50 километров в час), и режимы Power Wheelie и Balanced Wheelie – предназначеные для экстремальной езды с выполнением трюков. Всеми режимами можно управлять со смартфона, также с помощью смартфона можно управлять светодиодами велосипеда, регулировать высоту и угол седла и так далее…
Менее известная, чем Audi калифорнийская компания Lit Motors разработала электроскутер закрытого типа Lit C-1, который имеет мощнейшую базу для интеграции со смартфонами – благодаря чему сами конструкторы называют его «iPhone на колёсах». Узнать истинность такого «титула» можно будет уже в году, когда Lit C-1 появится в продаже.
Экологичные двигатели: автомобили будущего в настоящем
Данный курс ориентирован в основном на самостоятельную работу старших школьников в рамках дополнительного образования технической направленности. Однако при определенных условиях его с успехом могут использовать в своей практике преподаватели математики, физики.
Создание современных экологичных видов транспорта — одна из основных задач нашего времени. Она не менее важна, чем полеты в космос, энергосберегающие технологии и беспилотная авиация.
Целью обучающего курса по теме Экологичные двигатели: автомобили будущего — в настоящем : является способствование интеллектуальному развитию детей в рамках дополнительного образования.
Задачами обучающего курса по теме Экологичные двигатели: автомобили будущего — в настоящем являются развитие интереса к инженерным и рабочим профессиям, находящим применение в различных отраслях народного хозяйства.
В состав курса входят следующие модули:
Модуль включает мультимедийные технологии обучения и интерактивные практики.
Модуль 2. Автомобильный двигатель: история и принципы устройства
Модуль 3. Классификация двигателей, в том числе – двигателей-гибридов
Модуль 4. Принципы действия двигателей. Схемы взаимодействия электромотора и ДВС
Модуль 5. Экономика экологичного автомобиля
Модуль 6. Экологичные двигатели в России: сегодня и завтра
Модуль 7. Перспективы и фантазии. Концепт-кары
Модуль 8. Проектная практическая работа
Данный курс рассчитан на мальчиков старших классов, со средним уровнем технической подготовки, у которых должен сформироваться устойчивый интерес к специальностям, имеющим отношение к рассматриваемой теме. Навыки, получаемые при выполнении практических упражнений, могут оказаться полезными при обучении различным рабочим специальностям.
Электрический автомобиль, хотим мы этого или нет, является безусловным и неотвратимым будущим автомобилестроения, при этом будущим ближайшим. Многие производители по всему миру вкладывают значительные средства в разработку электромобилей, чему способствует неуклонный рост цен на нефтепродукты, необходимость снижения вредных выбросов от автомобиля, а также разработки устройств хранения энергии, технологий энергопотребления.
В настоящее время крупнейшими рынками электрических автомобилей являются США, Япония, Китай и ряд европейских стран (Франция, Нидерланды, Норвегия, Германия, Великобритания). Из производителей электрокаров выделяются компании Nissan (Leaf), Mitsubishi (I MiEV), Toyota (RAV4EV), Honda (FitEV), Ford (Focus Electric), Tesla (Roadster и Model S), Renault (Fluence Z.E. и ZOE), BMW (Active C), Volvo (C30 Electric). Наша страна пока находится в стороне и от производства и от потребления электромобилей, за исключением разработок отдельных энтузиастов (известная Lada Ellada не в счет, она построена на импортных комплектующих).
Под термином «электрический автомобиль» или «электромобиль» понимается транспортное средство, которое приводится в движение одним или несколькими электрическими двигателями. При этом питание электромотора может осуществляться от аккумуляторной батареи, солнечной батареи или топливных элементов. Наибольшее распространение получила конструкция электромобиля с питанием от аккумуляторной батареи.
Аккумуляторная батарея требует регулярной зарядки, которая может осуществляться от внешних источников тока, путем рекуперации энергии торможения, а также от генератора на борту электромобиля. Генератор приводится от двигателя внутреннего сгорания. но такая схема, по сути, электромобилем уже не является, а относится к одной из разновидностей гибридного автомобиля.
Работа по созданию электрических автомобилей ведется в двух направлениях - разработка новых моделей и адаптация серийных автомобилей. Последнее направление более предпочтительное, т.к. менее затратное. Выпускаемые электромобили в зависимости от предназначения можно разделить на три группы:
В отличие от автомобиля с двигателем внутреннего сгорания электромобиль имеет более простую конструкцию, включающую минимальное количество движущихся частей, а значит более надежную.
Основными конструктивными элементами электрического автомобиля являются: аккумуляторная батарея, электродвигатель, трансмиссия, бортовое зарядное устройство, инвертор, преобразователь постоянного тока, электронная система управления.
Тяговая аккумуляторная батарея обеспечивает питание электродвигателя. На электромобиле, в основном, используются литий-ионная аккумуляторная батарея, которая состоит из ряда соединенных последовательно модулей. На выходе аккумуляторной батареи снимается напряжение постоянного тока порядка 300В. Емкость батареи должна соответствовать мощности электродвигателя.
Одним из основных элементов электромобиля является электродвигатель. который служит для создания необходимого для движения крутящего момента. В качестве тягового электродвигателя используют трехфазные синхронные (асинхронные) электрические машины переменного тока мощностью от 15 до 200 и более кВт. В сравнении с ДВС электродвигатель имеет высокую эффективность и меньшие потери энергии. КПД электродвигателя составляет 90% против 25% у ДВС.
Основными преимуществами электродвигателя являются:
В ряде конструкций электромобилей используется несколько электродвигателей, которые приводят отдельные колеса, что значительно повышают тяговую мощность транспортного средства. Электродвигатель может быть помещен непосредственно в колесо автомобиля, сокращая до минимума трансмиссию. Но такая схема электромобиля увеличивает неподрессоренные массы и ухудшает управляемость.
Трансмиссия электромобиля достаточно проста и на большинстве моделей представлена одноступенчатым зубчатым редуктором. Бортовое зарядное устройство позволяет заряжать аккумуляторную батарею от бытовой электрической сети. Инвертор преобразует высокое напряжение постоянного тока аккумуляторной батареи в трехфазное напряжение переменного тока, необходимое для питания электродвигателя.
Преобразователь постоянного тока обеспечивает зарядку дополнительной двенадцативольтовой аккумуляторной батареи, которая используется для питания различных потребителей электроэнергии (электроусилитель рулевого управления. электрический отопитель салона, кондиционер, система освещения. стеклоочистители. аудиосистема и др.)
Электронная система управления выполняет в электрическом автомобиле несколько функций, направленных на обеспечение безопасности, энергосбережение и комфорт пассажиров:
Конструктивно система объединяет ряд входных датчиков, блок управления и исполнительные устройства различных систем электромобиля. Входные датчики оценивают положение педали газа, педали тормоза, селектора переключения передач, давление в тормозной системе, степень заряда аккумуляторной батареи. На основании сигналов датчиков блок управления обеспечивает оптимальное для конкретных условий движение электромобиля. Основные параметры работы электромобиля (потребление энергии, восстановление энергии, остаточный заряд аккумуляторной батареи) визуально отображаются на панели приборов.
Несмотря на внешнее сходство и аналогичные органы управления, эксплуатация электромобиля существенным образом отличается от эксплуатации автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Именно эксплуатационные проблемы сдерживают массовое использование электромобиля, среди которых:
Высокую стоимость автомобиля во многом определяет цена аккумуляторной батареи. Несмотря на отличные эксплуатационные характеристики, литий-ионная аккумуляторная батарея очень дорогая в производстве и помимо этого имеет ограниченный ресурс (5-7 лет). Это заставляет разрабатывать новые источники тока (топливные элементы ), способы хранения энергии (суперконденсаторы, маховики ), совершенствовать конструкцию тяговых аккумуляторных батарей (литий-полимерные аккумуляторы ).
Текущие расходы на содержание электрического автомобиля значительно ниже (в 3-4 раза) расходов на содержание автомобиля с ДВС и зависят, в основном, от стоимости электроэнергии. Эксплуатация электромобиля экономически выгодна в странах, где производство электроэнергии в меньшей степени зависит от ископаемого топлива.
Одна из самых серьезных проблем эксплуатации электромобиля его невысокая степень автономности. Величина пробега электромобиля без подзарядки зависит от многих факторов: емкости аккумуляторной батареи, характера и условий движения, стиля вождения, степени использования вспомогательных систем. В настоящее время средняя дальность использования электромобиля составляет порядка 150 км при скорости движения 70 км/ч. При движении с большей скоростью, пробег резко уменьшается, например, при скорости 130 км/ч (нормальная шоссейная скорость) он составляет уже 70 км. Именно поэтому электромобиль в большинстве своем позиционируется как транспортное средство для городских поездок.
Современные технологии позволяют увеличить степень автономности электромобиля до 300 и более км, среди которых следует отметить систему рекуперативного торможения (возвращает до 30% затрачиваемой энергии), аккумуляторы повышенной емкости, электронная оптимизация процессов движения.
Неотъемлемым атрибутом эксплуатации электромобиля является необходимость периодической зарядки аккумуляторной батареи. которая занимает много времени. Решение данной проблемы реализуется по нескольким направлениям:
Реализация указанных направлений требует развития инфраструктуры (зарядных и обменных станций, мест парковки), стандартизации технических решений, разработки правил для поставщиков услуг.
Источники: http://zoom.cnews.ru/publication/item/42020, http://www.spa.msu.ru/page_432.html, http://systemsauto.ru/engine/electric-car.html
Комментариев пока нет!
informatik-m.ru
